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氨氣吸收塔方案

香港赛马会马报:氨氣吸收塔方案

發布日期:2018-07-16 00:00 來源://www.vnpxr.com 點擊:

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1、項目概況

亞邦化工集團連云港投資有限公司生產過程中,氰尿酸、尿素熱解會排放出一些含氨的尾氣,影響了工人的身體健康,對周圍環境造成一定影響。為消除影響,?;せ肪?,須收集剩余氨氣,集中回收成硫酸銨,既?;ち嘶肪?,又能產生一定的經濟效益。受亞邦化工集團連云港投資有限公司的委托,制定以下回收方案。

2、廢氣源分析

根據業主提供的主要資料獲悉,化工生產出來氨氣,連續穩定,出氣壓力常壓,溫度200度左右,年總氨量2萬噸左右,組成:氨60%; 空氣35%;二氧化碳3%; 其它化學固體和升華物2% ,分別是氰尿酸和尿素。 要求處理到氨氣純度99.8% ,尾氣排放達標。該尾氣成分濃度監測值:

污染物

溫度℃

     排放量

        含量

尾氣

氨氣

200

20000000kg/300天/24h=

2770kg*1.3(系數)=

3611Nm3

60%

二氧化碳

200

3%

空氣

200

35%

其它

200

2%

每小時純氨氣排放約2160Nm3

3、設計參數和標準

車間生產裝置中排放的尾氣,應設置集氣罩對其進行收集,而對于散發到空氣中的尾氣,應根據尾氣散發量及車間大小進行全面通風換氣。此外,對于有可能發生有害氣體泄漏事故的倉庫、車間等還應單獨設置事故排風設施。

惡臭污染物排放標準GB14554-93)

序號

控制項目

單位

一級

二級

三級

新擴改建

現有

新擴改建

現有

1

mg/m3

1.0

1.5

2.0

4.0

5.0

9

臭氣濃度

無量綱

10

20

30

60

70

注:1、排放氨氣的排氣筒高度必須在15m以上,此時氨氣排放速率<0.05kg/h。

2、除上述標準外,尾氣在車間空氣中的濃度應參考執行《工業企業設計衛生標準》(TJ36-79),其中氨氣濃度<0.1mg/m3(一次)。

4、設計依據

4.1 《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996);

4.2 《工業企業設計衛生標準》(TJ36-79);

4.3 《簡明通風設計手冊》孫一堅版;

4.4 《環保設備設計手冊》周興求版;

4.5 《惡臭污染排放標準》(GB14554-93)

4.6  甲方公司提供的有關資料;

 5、設計原則

5.1  充分考慮處理過程中二次污染的防治;

5.2  采用能耗低、運行費用低、操作管理方便的處理工藝;

5.3  盡可能采用新技術、新工藝、新材料和新設備;

5.4  對系統的有關因素:如各構筑物的布置,結構設計,配套設備的穩定性、可靠性,工程的經濟性進行可行性分析;

6、凈化工藝比較與選取

  6.1凈化工藝比較

目前,對氨氣的凈化方法主要有化學酸洗法、冷卻水洗法和高溫分解法。

化學吸收法是一種被廣泛應用于廢氣控制,技術成熟,運行穩定,處理效果好的工藝方法。該方法可對多種惡臭氣體成分進行多級連續處理,如二級、三級與四級吸收系統,它的適應性廣泛。該工藝適用于處理大氣量,高濃度的惡臭氣體。它的特點是最大限度增加氣液相接觸,增進氣液相傳質速率,達到高效處理的目的。在化學洗滌吸收工藝中,可根據氣體濃度和成分的變化,改變藥劑的濃度和投加量,降低運行費用,提高處理效率。

低溫水洗主要是采用低溫冷卻噴淋,多級循環水洗后氨氣回收成氨水再利用。該法操作簡單,運行費用適中,效果好。

高溫分解法就是把氣體引入煅燒爐中,溫度加到700攝氏度以上,使氨氣分解成一氧化氮、一氧化碳及水蒸氣,從而達到對生產廢氣較為滿意的綜合降解效果。但其一次性投資大,運行費用高,結構復雜,檢修不便等缺點。

  6.2凈化工藝選取

綜合比較以上各種凈化工藝,同時根據我公司以往的工程實踐和參考國內的類似工程項目,決定采用低溫水洗法處理工藝和酸洗工藝進行綜合治理。

現場共設尾氣降溫系統一套,除雜洗滌緩沖罐一套,高效低溫水洗塔8組,每組由3套低溫洗滌塔組成,酸洗塔一套,其吸收工藝工作原理如下:

1、工藝原理

經冷卻至常溫的氨氣進入除雜洗滌緩沖罐用堿液吸收尾氣中帶有的二氧化碳及其它化學成份,并用盤管換熱,使尾氣的溫度不再上升,常溫下氨氣不溶于堿液中。采用水噴射器作為抽氣動力,把氨氣送入高效低溫水洗塔。氨氣吸收塔主要利用流體力學的相關原理,氣體跟吸收液在管道內混合,當吸收液跟氣體混合后通過管道,這時氣液兩相跟管壁接觸面大,接觸表面液體不斷得到冷卻,氣液激烈碰撞以使氣液充分混合后,隨著液體的重力作用落入循環水箱中形成氨水。由于吸收塔的進氣管大出氣管小,所以塔內產生微正壓,從而達到高效吸收的目的。為了防止氨水揮發,在末端設一個酸洗塔,吸收揮發的氨氣,從而達到環保要求。

2、氨吸收原理

(1)物理性質

相對分子質量 17.031,氨氣在標準狀況下的密度為0.7081g/L ,氨氣極易溶于水,溶解度1:700,有刺激性氣味,無色。

(2)化學性質

a、跟水反應 

氨溶于水時,氨分子跟水分子通過*氫鍵結合成一水合氨(NH3+H2O),一水合氨能小部分電離成銨離子和氫氧根離子,所以氨水顯弱堿性,能使酚酞溶液變紅色。氨在水中的反應可表示為: 一水合氨不穩定受熱分解生成氨和水,氨水中存在三分子、三離子、三平衡,分子:NH3、NH3?H2O、H2O;離子:NH4+、OH-、H+;三平衡:NH3+H2O NH3?H2O NH4++OH-H2O H++OH-,氨水化學實驗中三應用:

①用蘸有濃氨水的玻璃棒檢驗HCl等氣體的存在;②實驗室用它與鋁鹽溶液反應制氫氧化鋁;③配制銀氨溶液檢驗有機物分子中醛基的存在。

B、跟酸反應 

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4 

3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4 

NH3+CO2+H2O===NH4HCO3 

(反應實質是氨分子中氮原子的孤對電子跟溶液里具有空軌道的氫離子通過配位鍵而結合成離子晶體。若在水溶液中反應,離子方程式為: 

8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl(黃綠色褪去,產生白煙)

反應實質:2NH3+3Cl2===N2+6HCl,NH3+HCl===NH4Cl

總反應式:8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl 

根據我公司長期對氨氣吸收設備的改進,得出了氨氣吸收三要素,1、吸收時間-吸收液反復對氣體的吸收循環的時間。2、吸收液溫度-氨氣碰到水在被水吸收的過程中會產生大量的溫度,如果不加以冷卻,那么氣體本身的溫度再加上吸收時產生的溫度,導致塔內溫度急劇上升,阻止了氨氣溶于水的過程,吸收液很快就飽和了,如果把吸收液用冷卻水降溫,那么吸收過程又重新恢復,吸收液的溫度越低吸收效果越好(在0上的溫度)。3、氣體壓力-氣體壓力越高,吸收的效果更好,可以縮短吸收時間,提高氨水濃度,從而降低設備的運行成本。

小結:

1、吸收效果

處理參有不粘性氣體的氨氣,通常是用引風的方式把含有氨氣的尾氣收集進入吸收裝置,在吸收過程中氨氣與水再次會產生大量熱量,阻止氨氣的吸收,再由于濃度非常低,一邊在被水吸收一邊又在揮發,所以氨水的濃度上升很慢,吸收的效率很低。只有把吸收液冷卻、加壓,才能使氨氣很快被水吸收,由于氣體不斷的在被冷卻,揮發的速度慢,吸收的速度快,從而能達到高效吸收的效果。通常吸收液溫度控制在0-5攝氏度,塔內壓力控制在1公斤以上,吸收氨水的濃度可以達到20%以上,氨水濃度升高到20%時,打開放液閥,把達標的氨水打入氨水儲罐,然后在塔中放入清水繼續吸收。

2、尾氣排放

含有氨的尾氣經過反復冷卻水洗后,氨氣溶入水中變成氨水,揮發的氨氣用硫酸洗滌,新鮮的尾氣從酸洗塔塔頂部的排氣管排出,排放的尾氣能達到國家所規定的排放標準。

三、工藝結構

1、設備組成

本設備氣體冷卻緩沖罐、高效低溫水噴射真空抽氣系統、高效低溫水洗塔、酸洗塔、耐腐離心水泵、冷水機組及相關管道、閥門、儀表組成。



1、 吸收的效果:

氨氣經過吸收后,由塔頂經煙囪排放的氣體可以達到排放標準。對尾氣中的氨氣吸收效果可以達到≥99%以上。吸收后的尾氣沒有生成新的污染物。整體尾氣經過冷卻吸收塔用水吸收,氨氣轉化成氨水回收利用,剩余未被吸收的氨氣用硫酸洗滌,干凈氣體通過塔的頂部尾管直接排放。相關的設備參數見總體投資表。

6.3設計參數


酸洗塔:

      化學洗滌吸收塔:


1臺

規格尺寸:              


?1800×7860 mm

空塔氣速:               


<0.4m/s

過濾面積:               


2.5m2

停留時間:               


>15s

噴淋密度:               


3.33m3/m2·h

填料:


鮑爾環,?50mm

填料層厚度:


一段:1500mm



二段:1500mm


總共:

3000mm

洗滌泵:               


18m3/h

 

     氨氣吸收塔:

1組

3臺,共24臺

規格尺寸:              


?800×6000mm

空塔氣速:               


<2.00m/s

過濾面積:               


0.5m2

停留時間:               


>3.00s

噴淋密度:               


22.9m3/m2·h

填料:


孔板式波紋填料

填料層厚度:


一段:800mm



二段:800mm



三段:800mm

換熱面積:

一組

80㎡*3


總共八組:

2400mm*8

7、運行費用

     1、水費用:(H20)

6.3T/h×24h*×3元/kg=454元

 2、人工費用:兼職(0)

 3、電費:

1、水泵功率為240KW(不計冷卻水耗電)

日電費(24h運行):240KW×24h×0.7=4032元

2 、日總運行費用:454+4032=4486元

在確保尾氣排放量及氨氣含量時每天運行24小時吸收濃度為20%的氨水約203T

說明:吸收氨氣隨季節有一定規律,在冬季不用開冷凍機,因此實際的運行成本比理論計算的要少得多。

8、施工工期

在施工條件允許的情況下,我公司將會在120日內完成設備制作、安裝、調試等工作(不包括雨天)



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